地理信息系统在道路管理中的运用

朱明晶，蒋文强

黑龙江农业职业技术学院，黑龙江 佳木斯 154007

0 引言

作为集地理学、计算机科学、信息科学、测绘科学，以及管理科学等相关学科为一体的一门新兴学科—地理信息系统（GIS），它通过采用计算机图形学、数据库、多媒体等最新技术，把表示各种地理信息要素特征及分布的数据、图形等信息输入计算机，在其软硬件的支持下对地理信息进行数据处理，同时能实时准确地采集、修改和更新地理空间数据和属性信息，进而为决策者提供可视化的支持。

GIS技术，是一项新的资源管理信息系统，从被研发到推广，其理论与技术历经了三四十年的发展，已渗透、应用到社会生活的各个领域。鉴于道路信息具有空间特征，致使GIS特别适用于对道路各类信息的分析处理上，已成为道路建设管理现代化的重要手段之一。由空间数据管理、属性数据管理、综合查询服务、以及网络分析和系统维护等模块构成的道路地理信息系统是一个为道路规划、设计、管理、养护等部门进行宏观管理、分析决策提供服务的多功能、多层次、多要素的空间型地理信息系统，它能及时、准确地反映道路路况，为制定道路管理实施方案提供依据，同时又可提高道路管理工作的实时性、科学性、准确性。

1 GIS在道路工程中的应用

1.1 GIS在路廓设计中的应用

作为道路设计中的一个重要环节—路廓设计，除了综合考虑地质、地形、水文等自然条件外，还必须估计工程投资、交通量以及公路使用期内全部使用者费用和沿线环境的影响，因此，在路廓设计中，要综合分析包括大比例尺的土地利用图、地形图以及现有的道路网等多种空间数据，而GIS技术的出现，则使设计者能够更有效地利用现有数据，并从中发掘出更有价值的信息。

设计人员在对道路路廓进行设计中，将从各方面收集来的资料合并到GIS数据库中，建造约束多边形，以确定道路需要避开的区域。通常这些可以分为必须避开或减至最少、尽量避开或减至最少、可以避开或减至最少三级约束的多边形，GIS根据需要可以有权重表示不同的约束等级，并在地图上分别显示，这极大地方便了设计人员在设计路廓时尽量绕开这些区域，以保证设计方案的优质、完善。

1.2 GIS在路线设计中的应用

GIS道路地理信息系统不仅可以对数据进行编码、存储、查询，而且可以在数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种专用预测分析模型，因此，在道路前期规划中，若充分利用GIS技术，则可以方便地进行城市道路路网的规划、选址、分析以及最佳路线的决策，同时还可以对道路沿线的环境进行分析。

GIS在道路选线中，可以通过鼠标在数字化地形图选取控制点，控制点连线后，路线的大致走向就基本确定下来了。在纵断面设计中, 利用GIS可以很方便地采用各种方法（如格网、TIN）建立数字高程模型（DEM），其软件能自动沿平面选线生成地形纵剖面图；在横断面设计上，公路软件亦可自动生成横断面图，并同时利用DEM数据对工程土石量和填挖范围进行计算及自动完成土石方数量表等。

1.3 GIS在道路修建中的应用

对道路进行建设与修建，一是为了满足人们通行的方便；二是为了城市规划的需要；三是为了解决交通问题，然而随着现代城市的发展，某些城市道路常常出现虽然规划建设使用的目标为10年或20年，但在三五年时间内就过时或不符合人们需求的现象，这就需要对城市道路进行修建或予以适当调整，以期更好地满足城市道路的使用功能。

在对道路进行修建中，以道路拓宽为例，通过GIS技术及其对所提供数据进行分析，可以确定城市现有的人流、物流的基本情况，进而能够准确预测在规划年限内的城市发展规模，以确定道路修建的目标是增加现有道路的容量（拓宽）还是分流一部分交通容量，这样，不仅有利于城市规划建设，而且有利于避免短时间内对道路进行翻修而造成资金的浪费。

1.4 GIS在道路养护中的应用

道路投入使用后，在长时间承受车辆重复荷载作用的同时，还要受到风吹、日晒、雨淋、冻融等自然环境的作用，就会不可避免地出现如松散、磨损、老化、开裂等现象及问题，若没有得到及时的修理与维护，将由小坏到大害，降低了道路的使用寿命不说，严重时必须予以重新翻修，这必然带来经济效益、社会效益的低效，因此，做好道路的养护至关重要。

利用GIS技术的道路养护管理系统，采用基于路网参照系的动态分段数据模型，能将道路属性数据与空间数据统一于关系型数据库，并实现了二者的连接，以便于集中管理。其作为道路养护管理系统开发和发展的方向，有助于全面提高道路养护特别是现阶段道路养护的管理水平，能够加快实现道路养护的规划化、信息化、科学化。

2 GIS在道路管理中的应用

2.1 GIS地图

公路图除包括行政区划、水系、铁路及村庄等一般信息外，特别包括如公路名称、公路编码、等级、里程等与公路有关的信息。基于GIS技术的公路地图，采用空间数据和数据库挂接，将地理数据采用图层叠加的方法显示，形成由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态电子地图，实现了数据可视化，它使道路管理部门对道路的管理变得直观、简单和易操作，为决策提供科学、快捷的支持。

2.2 交通事故

GIS的基础是存储在数据库中被用来分析的信息，基于GIS的道路交通安全数据库，按照管理者需求，采用事故次数、事故率或二者相结合的方法，筛选出事故黑点，确定其危险水平，并对其进行如道路状态技术、事故成因等多方面分析，同时亦对未来有可能发生的事故作出估计，分析未来事故的危险程度和发展趋势，给出应采取的防治措施，最终为道路交通管理者提供对策。

2.3 运输管理

GIS具有丰富的空间分析工具，可以为公路运输管理部门或用户提供形象直观的查询手段，例如区段、站点、车次等的查询，同时，系统保存的经济、地理、道路交通等方面的数据，为制定交通管理解决方案，最大限度地在现有交通设施的基础上，缓解车辆增加造成的交通需求矛盾，改善交通秩序，提高通行效率，提高行车安全，减少交通事故等方面提供了依据。

3 结论

综上所述，虽然GIS技术在道路领域的应用较为广泛，其理论与实践愈发成熟，但仍存在一定的不足之处，而如何进一步利用GIS强大的空间分析功能，充分挖掘已建成道路数据库丰富的信息资源，解决道路规划、可行性研究、路线方案选定、交通管理等多目标空间决策问题，增强道路基本建设决策的科学性，提高决策结果的经济效益、环境效益和社会综合效益，这将是一项意义深远而又十分艰巨的研究任务。

[1]陶泽明，裴玉龙，等.GIS在道路设计、交通规划与管理中的应用综述[S].吉林交通科技，2001(2).

[2]张映雪，黄利芒.GIS技术在公路建设管理中的应用研究[J].中国公路学报，2004，17(1).

[3]彭仁涛，申镇豪.浅谈GIS技术在公路工程中的应用[J].科技经济市场，2009(7).